長島擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)*

趙榮榮 公丕海 張 艷 袁 偉 關(guān)長濤 史佰佰 謝振輝 李 嬌

長島擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)*

趙榮榮1,2公丕海2張 艷2袁 偉2關(guān)長濤2史佰佰3謝振輝4李 嬌2①

(1. 浙江海洋大學(xué) 國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心 舟山 316000；2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島市海水魚類種子工程與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 青島 266071；3. 上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院 上海 201306；4. 西南大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 西南大學(xué)漁業(yè)資源環(huán)境研究中心 重慶 400716)

本研究從理化環(huán)境、生物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能3個(gè)層面，運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建了人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型。基于2013~2015年山東長島擋浪島人工魚礁區(qū)5個(gè)航次調(diào)查結(jié)果，對(duì)擋浪島人工魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)開展健康評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示，人工魚礁區(qū)及輻射區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)為健康狀態(tài)，對(duì)照區(qū)為亞健康狀態(tài)。三者的生態(tài)健康指數(shù)為魚礁區(qū)(0.783)>輻射區(qū)(0.646)>對(duì)照區(qū)(0.594)。與未投礁時(shí)相比，魚礁區(qū)和輻射區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)均脫離了亞健康狀態(tài)且逐步提升，但對(duì)照區(qū)仍處于亞健康狀態(tài)且發(fā)展不穩(wěn)定。健康評(píng)價(jià)研究表明，擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)比對(duì)照區(qū)更穩(wěn)定，并帶動(dòng)輻射區(qū)提高了系統(tǒng)健康水平，表明擋浪島人工魚礁建設(shè)在生態(tài)環(huán)境修復(fù)和海洋漁業(yè)資源養(yǎng)護(hù)方面已取得一定效果。

人工魚礁；生態(tài)系統(tǒng)健康；模糊綜合評(píng)價(jià)法；層次分析法

生態(tài)系統(tǒng)健康的概念由Rappor(1989)首次提出，其基本內(nèi)涵是生態(tài)系統(tǒng)本身具有自我維持與更新的能力。此概念提出后，迅速得到國內(nèi)外重視。目前，生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)在森林、海草場、河流、城市等不同領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用(Evans, 1993; Malley, 1992; Munawar, 1993; Rosenberg, 1994; Sonstegard, 1984; Xu, 1996)，但對(duì)于海洋牧場的生態(tài)健康評(píng)價(jià)仍處于初步探索階段(唐偉堯等, 2018)。

人工魚礁作為保護(hù)、增殖海洋漁業(yè)資源、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)的重要手段，在海洋漁業(yè)發(fā)展中的作用不斷凸顯。其作為一種人為的外來投放物，投放到海域后,會(huì)通過一系列的理化過程影響海洋的生物和非生物環(huán)境(Willia, 2009)，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響狀況需進(jìn)行長期調(diào)查、監(jiān)測并作出系統(tǒng)的科學(xué)評(píng)價(jià)。

目前，關(guān)于人工魚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的研究已有報(bào)道。陳應(yīng)華(2009)對(duì)大亞灣大辣甲南人工魚礁生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評(píng)價(jià)；楊進(jìn)(2011)也對(duì)大亞灣區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了研究；尹增強(qiáng)等(2012)對(duì)東海區(qū)資源保護(hù)型人工魚礁生態(tài)效果評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了研究；佟飛等(2014)對(duì)榮成俚島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了評(píng)價(jià)。但以上研究對(duì)人工魚礁生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)均集中在單個(gè)或少量因子(張艷等, 2013)。

本研究基于2013~2015年山東擋浪島魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)海域的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，選取25個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法和層次分析法，嘗試建立人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型，并對(duì)該海域的生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本研究有利于對(duì)人工魚礁的生態(tài)系統(tǒng)健康做出更加完善的評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究示范區(qū)位于山東煙臺(tái)市長島縣西北側(cè)海域(120°38￠472~120°39￠212E，37°59￠172~ 37°59￠562N)，距蓬萊漁港北偏西方向約20 km，距長島縣漁港西北方向10 km。研究示范區(qū)總面積約為100 hm2，包括核心建礁區(qū)和輻射區(qū)。魚礁區(qū)水深為15~20 m，水溫范圍為3.3℃~27.5℃，平均水溫為15.4℃。

礁區(qū)建設(shè)在核心區(qū)海域內(nèi)(約52 hm2)，建設(shè)單位魚礁群9座，投放HTSK-CN-3型大型組合式魚礁88個(gè)、HTR-25Si型金字塔魚礁9個(gè)、ZFT-2.0JG加高型正方體魚礁180個(gè)，石塊礁10400 m3，共計(jì)21400空m3。

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本研究的數(shù)據(jù)類型主要包括水質(zhì)、沉積物、漁業(yè)生物(地籠和刺網(wǎng))、底棲生物(抓斗式采泥器)、浮游生物(大型浮游生物網(wǎng))、浮游植物(小型浮游生物網(wǎng))。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)點(diǎn)位為魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)各設(shè)3處(圖1)，但由于輻射區(qū)(S3)和對(duì)照區(qū)(C3)在多次調(diào)查航次中出現(xiàn)網(wǎng)具丟失現(xiàn)象，所以對(duì)丟失站位未進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

圖1 擋浪島人工魚礁區(qū)調(diào)查站位示意

本研究的站點(diǎn)空間布設(shè)(圖2)分別為魚礁區(qū)3個(gè)(H1、H2、H3)；輻射區(qū)2個(gè)(S1、S2)；對(duì)照區(qū)2個(gè)(C1、C2)。采樣時(shí)間為2013年7月、2014年8~11月、 2015年4、7月。實(shí)驗(yàn)樣品在野外采集后直接現(xiàn)場固定保存，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行定性定量分析。經(jīng)研究分析，所有數(shù)據(jù)均達(dá)到本研究質(zhì)量要求。

圖2 擋浪島人工魚礁區(qū)調(diào)查站位

2 人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

將人工魚礁區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康作為本研究核心，其指標(biāo)評(píng)價(jià)框架包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層(表1)。將人工魚礁區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康作為目標(biāo)層；區(qū)域的評(píng)價(jià)因子作為準(zhǔn)則層，包括理化環(huán)境、生物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)功能；區(qū)域的評(píng)價(jià)指標(biāo)作為指標(biāo)層，包括水質(zhì)和沉積物共計(jì)25項(xiàng)指標(biāo)。

2.2 權(quán)重的確定

本研究對(duì)各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行權(quán)重分析，通過計(jì)算和轉(zhuǎn)化，使各評(píng)價(jià)因子之間具有可比較性和可加性。采用層次分析法(AHP)來估算權(quán)重，具體如下：(1)構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)本研究建立的指標(biāo)評(píng)價(jià)框架由上到下依次建立層次模型；(2)判斷矩陣和層次單排序的計(jì)算。將構(gòu)建出的矩陣由相關(guān)專家和有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員根據(jù)各指標(biāo)相對(duì)于上層的相對(duì)重要性做出判斷和檢驗(yàn)；(3)層次總排序的計(jì)算。計(jì)算矩陣中指標(biāo)的準(zhǔn)則層和指標(biāo)層相對(duì)于目標(biāo)層的相對(duì)重要性排序權(quán)值，實(shí)際上是層次單排序的加權(quán)組合(郭金玉等, 2008; 楊進(jìn)等, 2011)。由層次分析法計(jì)算得出的25項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重見表1。

表1 擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)及對(duì)應(yīng)權(quán)重

Tab.1 Ecosystem health assessment indicators and corresponding weights of artificial reef area in Danglang Island

2.3 數(shù)據(jù)歸一化處理

2.3.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù) 本研究對(duì)理化環(huán)境指標(biāo)和生物生態(tài)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選擇遵循優(yōu)先考慮國家標(biāo)準(zhǔn)；無國家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)研究成果(李利, 2011)。按照上述原則，在評(píng)估理化環(huán)境因子時(shí)，主要參考《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)和《海洋沉積物質(zhì)量》(GB18668-2002)；生物群落結(jié)構(gòu)因子主要按照《近岸海洋生態(tài)健康評(píng)價(jià)指南》(HY/T087-2005)、陳清潮等(1994)提出的生物多樣性閾值分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和李純厚等(2013)研究的海灣生態(tài)系統(tǒng)生物評(píng)價(jià)為參考標(biāo)準(zhǔn)；生態(tài)系統(tǒng)功能因子采用賈曉平等(2003)提出的初級(jí)生產(chǎn)力水平分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。具體相關(guān)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)見表2~表6。

2.3.2 指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化 本研究在參考國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，主要參照尹增強(qiáng)等(2012)提出的將魚礁生態(tài)效果劃分為優(yōu)、良、合格、較差和很差5種類型，并分別賦值為1.0、0.8、0.6、0.4和0.2的計(jì)算方法；借鑒李嬌等(2018)提出的將評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為正向、逆向和適度指標(biāo)3類的閾值法。擋浪島人工魚礁的生態(tài)健康體系中，各生態(tài)指標(biāo)運(yùn)用以下3個(gè)類型中的相應(yīng)隸屬函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算。計(jì)算公式如下：

(1) 正向指標(biāo) 即評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值越高，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康越有利。本研究選取溶解氧(DO)、浮游植物多樣性閾值、浮游動(dòng)物多樣性閾值、底棲動(dòng)物多樣性閾值、漁業(yè)資源多樣性閾值和初級(jí)生產(chǎn)力，這些指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值按公式(1)計(jì)算：

(2) 逆向指標(biāo) 即評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)值越低，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)健康越有利。本研究選取化學(xué)需氧量(COD)、無機(jī)氮(IN)、油類、活性磷酸鹽(IP)、懸浮物(SS)、硫化物、水質(zhì)及沉積物中石油類、Cu、Hg、Zn、Cd、Pb、As，這些指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值按公式(2)計(jì)算：

(3) 適度指標(biāo) 即評(píng)價(jià)因子的數(shù)值過高或過低都不利于海洋生態(tài)系統(tǒng)健康。本研究選取pH、氮磷比(N : P)、浮游植物密度、浮游動(dòng)物密度、底棲生物生物量和漁業(yè)資源生物量，這些指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值按公式(3)計(jì)算：

表2 擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Tab.2 Standards for health assessment of artificial reef ecosystem in Danglang Island

表3 海灣生態(tài)系統(tǒng)生物評(píng)價(jià)指標(biāo)

表4 潛在性富營養(yǎng)化級(jí)數(shù)分類

Tab.4 Grade classification of potential eutrophication

表5 生物多樣性閥值分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Tab.5 Evaluation standards for the threshold of biodiversity

表6 初級(jí)生產(chǎn)力水平分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Tab.6 The evolution standards for the lever of primary productivity

式中，為各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值；x為單項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)測值；max為單項(xiàng)指標(biāo)的最大值；min為單項(xiàng)指標(biāo)的最小值；、為指標(biāo)最佳范圍閾值；為指數(shù)。

本研究中的指標(biāo)評(píng)價(jià)值采用閾值拋物線型標(biāo)準(zhǔn)化處理方法建立模糊隸屬函數(shù)求得，其中，閾值范圍主要參照各自指標(biāo)的生態(tài)健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，指數(shù)的確定除去pH、IN和IP的值為1，其他指標(biāo)的值均由其對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)值≥0.6計(jì)算得出(楊進(jìn), 2011; 尹增強(qiáng)等, 2012)。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)模型

根據(jù)計(jì)算的各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值和權(quán)重值，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法(Xu，2004)構(gòu)建一個(gè)評(píng)價(jià)模型，對(duì)人工魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)(Ecosystem health index，EHI)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

式中，EHI為生態(tài)系統(tǒng)綜合健康指數(shù)；W為第個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，H為對(duì)應(yīng)第個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值。

通過上述方法計(jì)算得到的EHI分布范圍在0~1之間，共6個(gè)等級(jí)(表7)。

表7 人工魚礁生態(tài)系統(tǒng)健康水平分級(jí)

Tab.7 Grade for health level of artificial reef ecosystem

3 評(píng)價(jià)結(jié)果

基于2013~2015年擋浪島人工魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)5個(gè)航次調(diào)查數(shù)據(jù)，將各指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，其中，2014、2015年的數(shù)據(jù)處理結(jié)果均取年平均值。計(jì)算得到擋浪島人工魚礁區(qū)的25個(gè)分健康指標(biāo)(表8)。通過構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型，計(jì)算得到生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)(圖3)。

3.1 指標(biāo)層分健康指標(biāo)

2013~2015年擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的分健康指標(biāo)見表8。從表8可以看出，人工魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)的理化環(huán)境準(zhǔn)則層中，除SS、N : P的分健康指標(biāo)較低外，其他均達(dá)到較高的水平，且3個(gè)區(qū)之間的差異性較小，整體上呈現(xiàn)了較為健康的海洋理化環(huán)境。

生物群落結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則層的分健康指標(biāo)結(jié)果顯示， 3年來，3個(gè)區(qū)域的浮游植物密度一直保持在高水平；浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲動(dòng)物的多樣性閾值基本維持中等狀態(tài)且逐年增長；魚礁區(qū)和輻射區(qū)的漁業(yè)資源生物量和生物多樣性閾值均呈增長趨勢，其增長幅度魚礁區(qū)明顯大于輻射區(qū)，相反對(duì)照區(qū)則出現(xiàn)輕微的下降趨勢。

生態(tài)系統(tǒng)功能準(zhǔn)則層中初級(jí)生產(chǎn)力的分健康指標(biāo)結(jié)果顯示，2013~2015年3個(gè)區(qū)域均有所增長，但總體上處于中等偏下的水平。2013年輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)的健康指數(shù)略高于魚礁區(qū)，到2015年魚礁區(qū)則明顯超過其他2個(gè)區(qū)。

3.2 生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)

擋浪島2013~2015年的生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)見圖3。從圖3可以看出，魚礁區(qū)、輻射區(qū)的EHI隨著投礁時(shí)間的增長而逐漸增大，且魚礁區(qū)的增長幅度明顯大于輻射區(qū)，對(duì)照區(qū)則呈先減小后增大的趨勢。在2013年本底調(diào)查時(shí)，3個(gè)區(qū)域的EHI差別不大，且對(duì)照區(qū)高于魚礁區(qū)和輻射區(qū)，到2014、2015年，即投礁后1～2年，健康指數(shù)則均呈魚礁區(qū)＞輻射區(qū)＞對(duì)照區(qū)。

表8 生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)分布

Tab.8 Distribution of ecosystem health index

圖3 擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)

4 討論

4.1 生態(tài)系統(tǒng)健康綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的優(yōu)化

本研究建立的擋浪島人工魚礁區(qū)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了3個(gè)準(zhǔn)則層和25項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，以使構(gòu)建的評(píng)價(jià)系統(tǒng)更加全面，對(duì)人工魚礁在資源環(huán)境修復(fù)和生態(tài)健康方面進(jìn)行科學(xué)的分析與評(píng)價(jià)。

與尹增強(qiáng)等(2012)建立的指標(biāo)體系相比增加了海洋沉積物指標(biāo)。由于“蓬萊19-3油田溢油污染”對(duì)山東長島在內(nèi)的大部分渤海海域的生態(tài)環(huán)境造成了一定影響(郭楠等, 2015; 胡建平等, 2016)，長島海域的SS增多、N : P水平波動(dòng)較大，因此，把水質(zhì)和沉積物中的石油類含量及其他沉積物指標(biāo)作為一項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是十分必要的。本海域調(diào)查結(jié)果顯示，沉積物的重金屬指標(biāo)監(jiān)測中并無超標(biāo)現(xiàn)象，水質(zhì)和沉積物中的石油類和硫化物均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，這也為整個(gè)生態(tài)環(huán)境提供了一定的恢復(fù)條件。

與李嬌等(2018)建立的指標(biāo)體系相比增加了初級(jí)生產(chǎn)力指標(biāo)。海洋初級(jí)生產(chǎn)力是海洋生物生產(chǎn)的基礎(chǔ)，支撐著海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，決定著海洋漁業(yè)資源的生物容量，即漁業(yè)資源量(虞聰達(dá)等, 2009)。魚礁區(qū)海域的葉綠素和脫鎂葉綠素在2013~2015年夏季呈逐年遞增的變化趨勢，可見人工魚礁的建設(shè)對(duì)海域初級(jí)生產(chǎn)力具有一定的促進(jìn)作用，這也將為海區(qū)的漁業(yè)資源增長做準(zhǔn)備。

4.2 人工魚礁區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)健康效果

根據(jù)擋浪島建礁后的EHI顯示，2014年魚礁區(qū)(0.650)>對(duì)照區(qū)(0.598)、2015年魚礁區(qū)(0.783)>對(duì)照區(qū)(0.594)。與其他學(xué)者的相關(guān)研究結(jié)果比較，佟飛等(2014)研究表明，榮成俚島建礁后EHI為魚礁區(qū)(0.647)>對(duì)照區(qū)(0.641)；李嬌等(2018)研究表明，北戴河建礁后的EHI 2014年為魚礁區(qū)(0.787)>對(duì)照區(qū)(0.807)、2015年為魚礁區(qū)(0.838)>對(duì)照區(qū)(0.671)，其研究結(jié)果相一致，即建礁后的EHI魚礁區(qū)>對(duì)照區(qū)，且魚礁區(qū)的EHI逐年上升。由于生態(tài)系統(tǒng)本身具有復(fù)雜性及各指標(biāo)之間的權(quán)重賦值差異會(huì)引起一定的綜合評(píng)價(jià)差異，但變化趨勢基本一致，均為魚礁區(qū)的健康指數(shù)狀況變好。表明魚礁建設(shè)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)健康具有一定的積極作用。

本研究中除設(shè)置魚礁區(qū)和對(duì)照區(qū)外，還增設(shè)了輻射區(qū)，輻射區(qū)設(shè)于魚礁區(qū)外圍800 m范圍內(nèi)(楊吝等，2005)，可以對(duì)人工魚礁生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行更客觀、更全面的評(píng)價(jià)。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，建礁后輻射區(qū)效果逐漸好于對(duì)照區(qū)，并在2015年擺脫亞健康狀態(tài)達(dá)到了健康狀態(tài)。說明魚礁區(qū)的建設(shè)的確對(duì)外圍海域具有輻射性，且在一定程度上帶動(dòng)了生態(tài)環(huán)境的改善和漁業(yè)資源的豐富，使其生態(tài)系統(tǒng)更加健康。

5 結(jié)論

本研究綜合考慮擋浪島人工魚礁區(qū)的生態(tài)狀況，選擇理化環(huán)境、生物群落與生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的25個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建了生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型，對(duì)人工魚礁區(qū)及周圍海域生態(tài)系統(tǒng)健康狀況進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果顯示，建礁前，人工魚礁區(qū)、輻射區(qū)和對(duì)照區(qū)都屬于亞健康狀態(tài)，EHI為對(duì)照區(qū)>魚礁區(qū)>對(duì)照區(qū)。但建礁完成2年后，魚礁區(qū)帶動(dòng)輻射區(qū)由亞健康狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻】禒顟B(tài)，EHI均呈現(xiàn)逐年上升趨勢且增幅較大。而對(duì)照區(qū)3年一直未擺脫亞健康狀態(tài)，雖2015年的EHI明顯高于前2年，但總體狀態(tài)并不穩(wěn)定，2014年呈現(xiàn)負(fù)增長，險(xiǎn)些成為病態(tài)環(huán)境。對(duì)照區(qū)的EHI明顯低于魚礁區(qū)和輻射區(qū)，說明人工魚礁的建設(shè)正在逐步發(fā)揮作用，人工魚礁的建設(shè)利于溢油污染海域生態(tài)逐步恢復(fù)。為促進(jìn)人工礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)開展增殖放流和移(種)植大型藻類等措施，促進(jìn)海洋生物增殖，即可較快實(shí)現(xiàn)保護(hù)和修復(fù)區(qū)域性海洋生態(tài)環(huán)境的目的，營造出“海底森林”的效果，擴(kuò)增海洋碳匯功能，將產(chǎn)生良好的海洋生態(tài)效益。人工魚礁區(qū)作為動(dòng)態(tài)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，環(huán)境、生物變化受到周圍大尺度環(huán)境和人為調(diào)控的影響，因此，對(duì)人工魚礁的綜合調(diào)查和評(píng)價(jià)應(yīng)是一個(gè)長期的過程，應(yīng)持續(xù)調(diào)查監(jiān)測和進(jìn)一步完善優(yōu)化評(píng)價(jià)體系，從而得到更加科學(xué)和綜合的海洋牧場評(píng)價(jià)。

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Ecosystem Health Assessment of Artificial Reef Area in Long Island

ZHAO Rongrong1,2, GONG Pihai2, ZHANG Yan2, YUAN Wei2, GUAN Changtao2, SHI Baibai3, XIE Zhenhui4, LI Jiao2①

(1. College of National Marine Facilities Culture Engineering Technology Research Center, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316000; 2. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Key Laboratory of Sustainable Development of Marine Fisheries, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Qingdao Key Laboratory for Marine Fish Breeding and Biotechnology, Qingdao 266071; 3. College of Marine Sciences, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306; 4. School of Animal Science and Technology, Research Center of Fishery Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400716)

In this study, we used a fuzzy synthetic evaluation to build an ecosystem-health assessment model according to offshore sea ecosystem characteristics and artificial reef construction functions from three aspects: Physicochemical environment, biological community structure and ecosystem function. To eliminate the dimension effect of sub-indexes, normalization process was used. An analytic hierarchy process was used to assign a threshold or the ecological indicator. The synthetic health index was used to assess the health status of the artificial reef areas, radiation areas and contrast areas. Sub-indexes of artificial reef ecosystem health assessments included physical, chemical, and biological factors. Assessment standards were based on seawater quality, standard marine sediment quality, and guidance for the assessment of coastal marine ecosystem health. We conducted a series of ecosystem health assessments of artificial reefs, and radiation and control areas of Danglang Island based on the survey results of 5 voyages in 2013~2015. The results showed that the ecosystem of artificial reef areas was in a healthy state, whereas the control area was in a sub-healthy state. From the highest to the lowest, the ecological health index was: The three reef area (0.783)>radiation areas (0.646)>control area (0.594). Compared with non-reefing, the ecosystems of the reef and radiant areas were all separated from the sub-healthy state and gradually improved, however, the control area was still in a sub-healthy state and its development was unstable. Therefore, the conclusion was that the ecosystem of the artificial reef areas of Danglang Island were more stable than the control areas, and ecosystem health of radiation areas, was gotten better, due to effect of reefs. The study of reef ecosystem health and scientifically assessing artificial reef ecological effects is important for the construction of reef projects, environment protection, stock enhancement, efficient administration, and sustainable development of fisheries.

Artificial reef; Ecosystem health; Fuzzy synthetic evaluation; Analytic hierarchy process

S953.1

A

2095-9869(2019)06-0009-09

10.19663/j.issn2095-9869.20181221001

http://www.yykxjz.cn/

趙榮榮, 公丕海, 張艷, 袁偉, 關(guān)長濤, 史佰佰, 謝振輝, 李嬌. 長島擋浪島人工魚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià). 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2019, 40(6): 09–17

Zhao RR, Gong PH, Zhang Y, Yuan W, Guan CT, Shi BB, Xie ZH, Li J. Ecosystem health assessment of artificial reef area in Long Island. Progress in Fishery Sciences, 2019, 40(6): 09–17

* 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(2016HY-ZD0103)和蓬萊溢油生物資源養(yǎng)護(hù)與漁業(yè)生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目共同資助[This work was supported by Special Scientific Research Funds for Central Non-Profit Institutes, ChineseAcademy of Fishery Sciences (2016HY-ZD0103), and Bioresources Conservation and Fishery Eco-Restoration for the Penglai OilSpill]. 趙榮榮，E-mail: 15853287200@163.com

李嬌，高級(jí)工程師，E-mail:lijiao@ysfri.ac.cn

2018-12-21,

2019-02-25

LI Jiao, E-mail:lijiao@ysfri.ac.cn

(編輯 陳 嚴(yán))